15 أبريل 2020
في اتصالات الألياف والأنظمة الكهروضوئية، كل شيء يعتمد على الضوء. يتم تحديد إمكانية استقبال الإشارة بشكل صحيح بالكامل من خلال الطاقة الضوئية. يعد مقياس الطاقة الضوئية (OPM) الأداة الأساسية لقياس قوة الإشارة الضوئية - وبدونه، يكون اختبار وصلة الألياف بمثابة الشعور بالنبض في الظلام.
في اتصالات الألياف والأنظمة الكهروضوئية، يعتمد نقل الإشارات بالكامل على الضوء. وتحدد قوة هذا الضوء بشكل مباشر ما إذا كان من الممكن استقبال الإشارة بشكل صحيح. يعد مقياس الطاقة الضوئية (OPM) الأداة الأساسية لقياس قوة الإشارة الضوئية - وبدونه، فإن اختبار وصلات الألياف يشبه تعصيب عينيك والتخمين.
المبدأ الأساسي ليس معقدًا: يقوم الكاشف الضوئي (عادةً InGaAs أو الثنائي الضوئي الجرمانيوم) بتحويل الإشارات الضوئية الواردة إلى إشارات كهربائية، وتقوم الدوائر بتحويلها إلى قراءات طاقة معبر عنها بـ dBm (ديسيبل ملي واط) أو μW (ميكروواط). dBm هي وحدة لوغاريتمية: 0dBm = 1mW، -10dBm = 0.1mW، -30dBm = 0.001W. تتمثل قيمة dBm في أنها تبقي القراءات قابلة للقراءة حتى عندما تمتد الطاقة الضوئية إلى أوامر ذات حجم - وصلة ليفية بقدرة إرسال 0dBm و -25dBm طاقة استقبال لديها 25dB من التوهين، مما يعني طاقة أقل 300 مرة عند جهاز الاستقبال، ولكن يتم التعبير عنها كرقم واحد: 25.
يعد OPM أمرًا لا غنى عنه وليس اختياريًا لأنه يخدم ثلاث وظائف غير قابلة للاختزال. أولاً، يقوم بقياس طاقة الخرج من جانب الإرسال للتأكد من أن مصدر الضوء يعمل ضمن المواصفات. ثانيًا، يقوم بقياس طاقة الإدخال من جانب الاستقبال للتأكد من أن الإشارة أعلى من عتبة حساسية جهاز الاستقبال. ثالثًا، طرح اثنين من نتائج فقدان الارتباط - وهو المقياس الأكثر أهمية للحكم على جودة وصلة الألياف. تشكل هذه الوظائف الثلاث معًا فحصًا ماديًا كاملاً لكل وصلة ليفية.
من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن OPMs مخصصة للمختبرات فقط. في الواقع، يستخدمها المهندسون الميدانيون يوميًا - لقبول توصيل الألياف في محطات قاعدة الاتصالات، واختبار ربط الألياف في مراكز البيانات، وفحص وصلات اتصالات الألياف في محطات الطاقة الكهروضوئية. تم تصميم جهاز PK56A خصيصًا للاستخدام الميداني، مما يوازن بين الدقة المخبرية وإمكانية النقل باليد.
عند اختيار OPM، هناك ثلاث معلمات حاسمة. أخطأ أي شخص ونتائج الاختبار غير صالحة.
أولاً: الطول الموجي. الضوء الموجود في الألياف ليس ضوءًا أبيض، بل هو ضوء ليزر أو ضوء LED بأطوال موجية محددة. تشمل الأطوال الموجية الشائعة لاتصالات الألياف 850 نانومتر (متعدد الأوضاع)، و1310 نانومتر (وضع واحد)، و1550 نانومتر (وضع واحد)، و1625 نانومتر (لاختبار نظام DWDM). يجب معايرة OPM عند الطول الموجي الصحيح لأن استجابة الكاشف تختلف باختلاف الطول الموجي - يمكن أن يكون الكاشف نفسه حساسًا عند 850 نانومتر أكثر من حساسيته عند 1550 نانومتر. إن استخدام منحنى المعايرة 850 نانومتر لقياس ضوء 1550 نانومتر يمكن أن يؤدي إلى انخفاض القراءات بنسبة 20% أو أكثر. يدعم PK56A سبعة إعدادات للطول الموجي تغطي 850 نانومتر إلى 1625 نانومتر، مما يتوافق مع الأطوال الموجية للاتصالات السائدة - لا يوجد عدم تطابق في الطول الموجي يدعو للقلق في هذا المجال.
ثانياً: نطاق الطاقة. يحدد النطاق مدى قوة الإشارة الضوئية التي يمكن لـ OPM قياسها. إن النطاق الصغير جدًا يهدد بتدمير الكاشف بضوء قوي؛ نطاق كبير جدًا لا يمكنه قياس الضوء الضعيف. تمتد الطاقة الضوئية للاختبار الميداني عادةً من -70 ديسيبل ميلي واط إلى +10 ديسيبل ميلي واط. -70dBm هو الحد الأدنى للحساسية لمعظم أجهزة الاستقبال؛ +10dBm هو الحد الأقصى لإخراج معظم مصادر الضوء. يغطي نطاق PK56A -70 ديسيبل ميلي واط إلى +10 ديسيبل ميلي واط، مما يتوافق مع معظم السيناريوهات الميدانية.
ثالثاً: الدقة. عادةً ما يتم التعبير عن دقة OPM بـ ±0.1dB إلى ±0.3dB. ±0.1 ديسيبل يعني خطأ في حدود 2% - درجة ممتازة. ±0.3 ديسيبل يعني خطأ بنسبة 7% تقريبًا — وهو ما يكفي لمعظم القبولات الهندسية. الدقة مهمة لأنه إذا كانت دقة OPM تبلغ ±0.3 ديسيبل وكانت المواصفات الهندسية تتطلب خطأ فقدان الارتباط ضمن ±0.5 ديسيبل، فإن OPM وحده يمثل 60% من ميزانية الخطأ المسموح بها، مما يترك هامشًا ضئيلًا للارتباط نفسه.
يتطلب اختبار الألياف التقليدية أجهزة متعددة: OPM للطاقة، وقلم ضوء أحمر لتحديد موقع الخطأ، ومصدر ضوء لحقن إشارة الاختبار. يدمج جهاز PK56A الثلاثة جميعًا في جهاز محمول واحد، وقيمته الأساسية هي أن يكون الكل في واحد.
الجسم الرئيسي لجهاز PK56A عبارة عن OPM يدعم سبعة أطوال موجية ونطاق -70dBm إلى +10dBm. علاوة على ذلك، فهو يحتوي على مصدر ضوء أحمر مدمج (650 نانومتر) يقوم بحقن الضوء الأحمر في الألياف من خلال محولات FC/UPC أو SC/UPC. يخدم الضوء الأحمر غرضًا للتصور: عندما يتم حقن الضوء الأحمر في الألياف، إذا كان هناك كسر في المنتصف، يتسرب الضوء الأحمر عند الكسر ويصبح مرئيًا للعين المجردة. يعد هذا مفيدًا بشكل خاص لاستكشاف أخطاء وصلات الألياف وإصلاحها - لا حاجة إلى OTDR (مقياس انعكاس المجال الزمني البصري، وهو جهاز يكلف عشرات الآلاف من اليوانات). يحدد PK56A واحد فقط بسرعة ما إذا كان العبور جيدًا.
يدعم PK56A أيضًا واجهات الألياف العالمية. يتم دعم أنواع الواجهات FC وSC وST وLC وغيرها من خلال تغيير المحولات - دون الحاجة إلى أجهزة منفصلة لكل نوع واجهة. في الميدان، تستخدم الأنظمة المختلفة واجهات مختلفة - SC في الاتصالات، وLC في مراكز البيانات، وFC في CATV - ويعني دعم الواجهات المتعددة لجهاز PK56A أن جهازًا واحدًا يتعامل مع جميع السيناريوهات.
ومن الناحية العملية، يضيف PK56A قيمة من خلال بساطة التشغيل. تعرض شاشته قراءتي dBm وμW في وقت واحد، وتشير مباشرة إلى ما إذا كانت نتيجة الاختبار ضمن المواصفات (PASS / WARNING / FAIL) - لا يلزم إجراء عمليات بحث يدوية في الجدول. يقوم بتخزين نتائج الاختبار للمقارنة مع البيانات التاريخية.
في ممارسة اختبار الألياف الميدانية، تتسبب العديد من الأخطاء المتكررة في خسائر غير ضرورية. فهمها يمنع المشاكل الحقيقية. الخطأ الأول هو عدم التحقق من إعدادات الطول الموجي قبل القياس. كما تمت مناقشته، تختلف منحنيات معايرة OPM حسب الطول الموجي. يؤدي ضبط الطول الموجي الخاطئ إلى انخفاض القراءات بنسبة 10% إلى 20%. يستخدم العديد من الموظفين الميدانيين، لتوفير المتاعب، نفس الطول الموجي لجميع القياسات - يمكن أن ينحرف هذا بنسبة 10% إلى 20% عند قياس 1310 نانومتر و1550 نانومتر من الألياف أحادية الوضع.
الخطأ الثاني هو تجاهل نظافة نهاية الوجه من الألياف. يتسبب الغبار أو الزيت أو الخدوش الموجودة على الوجه الطرفي للألياف (الوجه الطرفي للموصل) في فقدان وانعكاس إضافيين للإدخال، ويمكن أن تنسب نتائج الاختبار بشكل خاطئ تلوث الوجه النهائي إلى مشكلات في جودة وصلة الألياف. طريقة بسيطة للفحص الذاتي: قبل الاختبار، افحص الوجه النهائي باستخدام عدسة مكبرة. إذا كانت متسخة، نظفها باستخدام عصا تنظيف الألياف المخصصة والكحول اللامائي قبل القياس. يتم حل العديد من حالات فشل "فقد الارتباط الذي يتجاوز المواصفات" من تلقاء نفسها بعد تنظيف الوجه النهائي.
الخطأ الثالث هو اختبار ألياف واحدة فقط. في وصلة الألياف، يوجد عادةً نوعان من الألياف - أحدهما للإرسال (Tx)، والآخر للاستقبال (Rx). يمكن أن يختلف فقدان الارتباط بين الاثنين. قد يؤدي اختبار أحدهما فقط واستخلاص النتائج إلى تفويت مشاكل مع الآخر. النهج الصحيح هو اختبار كليهما ومقارنة فرق الخسارة. إذا تجاوز الفرق 3 ديسيبل، فقد تواجه إحدى الألياف مشاكل في الانحناء أو التكسير أو الإنهاء.
الخطأ الرابع هو الفشل في تسجيل بيانات الاختبار. تشكل بيانات OPM - نقل الطاقة، واستقبال الطاقة، وفقدان الارتباط - "السجل الصحي" لرابط الألياف. إذا لم يتم تسجيل البيانات بعد الاختبار، فعند ظهور مشكلات الارتباط المستقبلية، لا توجد طريقة لتحديد ما إذا كانت "كانت جيدة من قبل" أو "كانت بها مشكلات من قبل". النهج الصحيح هو تسجيل جميع البيانات بعد كل اختبار، وأرشفتها برقم الرابط، وبناء سجل اختبار السلاسل الزمنية.
يتجاوز اختبار الألياف الشامل مجرد قياس القوة. يجب أن يتضمن سير العمل الكامل لقبول وصلة الألياف ما يلي: اختبار الطاقة من جانب الإرسال (التأكد من أن خرج مصدر الضوء ضمن المواصفات)، واختبار الطاقة من جانب الاستقبال (التأكد من أن الإشارة أعلى من حساسية جهاز الاستقبال)، وحساب فقدان الارتباط (طرح الاثنين والمقارنة بقيم التصميم)، وفحص الوجه النهائي للألياف (النظافة والنزاهة)، والتحقق من استمرارية الضوء الأحمر (استبعاد أخطاء وصلات العبور بسرعة).
عند اختيار معدات الاختبار، لا ينبغي أن يكون السعر وحده هو العامل الحاسم. يعد الجهاز المدمج المزود بكل من OPM ومصدر الضوء الأحمر (مثل PK56A) أرخص وأكثر موثوقية وأقل استهلاكًا للوقت بكثير من شراء OPM وقلم الضوء الأحمر بشكل منفصل. القيمة الأساسية لجهاز مثل PK56A ليست دقة القياس - إنها القدرة على إكمال تقييم كامل لوصلة الألياف في 10 دقائق بدلاً من حمل ثلاثة أجهزة، وتغيير ثلاث واجهات، والبحث عن ثلاثة جداول.
يجب على المشترين أيضًا الانتباه إلى التفاصيل التي يتم التغاضي عنها بسهولة في المواد التسويقية: ما إذا كان الجهاز يدعم تصدير البيانات (للتكامل مع أنظمة الإدارة الهندسية)؛ ما إذا كانت محولات الألياف تغطي أنواع الواجهات المستخدمة في هذا المجال؛ ما إذا كانت الأطوال الموجية الطويلة (1625 نانومتر، لاختبار نظام DW خارج النطاق) مدعومة؛ وما إذا كان عمر البطارية يفي بيوم كامل من الاستخدام الميداني. تحدد هذه التفاصيل ما إذا كان الجهاز قد تم استخدامه بالفعل أو تم نسيانه في الدرج. View the PV Test Instruments Collection
أخبرنا عن سيناريو تطبيقك ومتطلبات السعة لديك، وسنطابق الحل المناسب ونقدم لك عرض سعر في غضون 24 ساعة.
احصل على عرض سعر مجانيPK56A optical power meter, PK56B-E integrated OPM + red light source (2mW/5mW/10mW/20mW) — five series covering the complete needs from basic optical power testing to long-distance red-light fault location. Seven-wavelength coverage, multi-interface compatibility, wide-temperature design — designed for field testing and acceptance at PV plants, telecom base stations, and data centers.
Explore the PV Test Instruments →